滤波器系数了解高通和低通滤波器

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2022-02-17 09:47:24

查看了 dsp.stackexchange 中已有的几个问题,但无法获得直接答案。基本上我有一个高斯可分离滤波器的内核。

float w[N*2+1] = {-0.00467444956f, -0.0531099625f, 0.0152470656f, 0.300147355f,  0.484779954f, 0.300147355f,  0.0152470656f, -0.0531099625f, -0.00467444956f};

float w2[N*2+1] = {-0.00899997167f, 0.0197822638f, -0.0300691985f, 0.0374629796f, 0.963647842f, 0.0374629796f, -0.0300691985f, 0.0197822638f, -0.00899997167f};

系数先增大后减小。中间点最强,接近0.5。

在第 2 中,系数是交替符号,中间最强,接近 1。

这些系数表示什么属性?我如何将它们与高通或低通滤波器联系起来?

我在使用高斯可分离滤波器平滑图像时使用上述内核。

4个回答

我认为滤波器可能是低通滤波器和高通滤波器的总和。它们可以用来提取信号的一些高频和低频分量。例如,提取图像的边缘并同时进行平滑处理。

如果将低通 FIR 滤波器的系数乘以序列 1,-1,1,-1,1,-1, ..., (-1)^n,则最终得到高通 FIR 滤波器的系数. 为了证明这一点,将您的第一组系数乘以 (-1)^n 并计算新系数序列的频率响应。['n' 是从零开始的整数序列。]

但是,您的两组系数并非如此。您的两个系数序列都会产生低通滤波器。

快速评估短 FIR 滤波器的快速经验法则:如果系数的总和接近,则滤波器会保留恒定信号(因为它会在频率 0 或 DC 处为您提供增益)。并且可能还保留了其他一些低频。因此它可能具有低通行为。1

如果奇数系数减去偶数系数之和接近于零,则滤波器倾向于衰减高频。因此它可能具有高切行为。

两者之间的内容未知,但这为您提供了第一个近似值。其他计算会告诉你它是否以某种方式低切和高通。

这是您的第一个过滤器的情况: sum,奇偶10.0119

再加上它是对称的,具有三角形(上/下),低通很可能,就像一个加权平均,权重远离中心衰减。这可以检查(见下图)。

对于第二个,这更困难:系数总和为,奇数/偶数差异非常高()。但仔细看,只有一个系数很大,其他的都很小。所以它看起来像一个单位脉冲(“离散狄拉克”),因此全通行为是可能的,在高频处有一点点平滑,如下所示..10.77

脉冲和频率响应

但这些只是经验法则,事实证明是正确的。我在你的过滤器中看不到高通。如果您在 2D 中组合 then(下图左侧),您可能会在第一个过滤器的方向上进行平滑处理,例如 3-点击高斯滤波器(下图右侧):.add14[121]T在此处输入图像描述

好的,所以我没有检查确切的数字,因为您的滤波器 w2 似乎与 w1 的系数不同。但是想象一下,如果 w2 与 w1 完全相同,但符号交替,那么 w2 = -1^n*w1。

您在这里拥有的是,如果 w1 是低通滤波器(简单示例),则 w2 是等效的高通滤波器,因为当您进行 Z 变换时,-1^n 变换为乘以 Z^-n e^pi 的方程,它会将频率响应移动 pi,所以什么是低频,现在是高频。

我没有时间详细计算所有数学,但希望这是可以理解的。